John Swellers Theorie der kognitiven Belastung

17. Februar 2019

John Swellers Theorie der kognitiven Belastung legt nahe, dass Lernen am besten unter Bedingungen erfolge, die auf die Architektur der Kognition abgestimmt seien. Obwohl sie nicht bis ins Detail bekannt ist, ist die Struktur des Gehirns dennoch erforschbar – und in den letzten Jahren wurden in dieser Hinsicht bedeutende Fortschritte gemacht.

Die kognitive Belastung hängt mit der Menge an Informationen zusammen, die der Arbeitsspeicher gleichzeitig speichern kann. Sweller sagte, dass, da das Arbeitsgedächtnis eine begrenzte Kapazität habe, Unterrichtsmethoden vermieden werden sollten, die es mit zusätzlichen Aktivitäten überlasten, die nicht direkt zum Lernen beitragen. Er argumentierte weiter, dass der Unterricht so gestaltet werden könne, dass die kognitive Belastung der Schüler reduziert werde.

Sweller konstruierte auf Basis dieser Annahme eine Theorie, die sich mit Schemata und der Kombinationen von Elementen beschäftigt, wie beispielsweise den kognitiven Strukturen, die die Grundlage für das Wissen eines Individuums bilden. Er tat dies, nachdem er George Millers Arbeiten zur Informationsverarbeitung gelesen hatte, die zeigen, dass das Kurzzeitgedächtnis in der Anzahl der Elemente, die es gleichzeitig aufnehmen kann, begrenzt sei.

Einer der wichtigsten Punkte von John Swellers Theorie der kognitiven Belastung ist, dass eine hohe kognitive Belastung negative Auswirkungen auf die Erfüllung der Aufgaben haben könne. Darüber hinaus weist sie auf die Wichtigkeit hin, zu berücksichtigen, dass die Erfahrung der kognitiven Belastung nicht für alle gleich sei. So erleben beispielsweise ältere Menschen, Studenten und Kinder bei gleichen Gegebenheiten eine unterschiedlich große Menge kognitiver Belastung.

Jahre später entwickelten andere Forscher eine Methode zur Messung der wahrgenommenen mentalen Anstrengung, die auf die kognitive Belastung hinweist, und ermöglichten so die praktische Überprüfung der Theorie der kognitiven Belastung.

Mechanischer Kopf

John Swellers Theorie der kognitiven Belastung

Für die kognitive Psychologie ist die kognitive Belastung die Anstrengung, die das Arbeitsgedächtnis aufbringen muss. Sweller entwickelte die genannte Theorie, um Richtlinien für die Präsentation von Informationen zu liefern; sein Ziel war es, Aktivitäten zu erkennen und zu fördern, die die intellektuelle Leistung optimieren.

So ist der Autor der Ansicht, dass die Inhalte des Langzeitgedächtnisses „ausgeklügelte Strukturen sind, die es uns ermöglichen, Probleme wahrzunehmen, zu reflektieren und zu lösen“, und nicht eine Ansammlung auswendig gelernter Daten. Diese Strukturen, die sogenannten Schemata, ermöglichen es uns, mehrere Elemente als eine Einheit zu betrachten. So seien die Schemata jene kognitiven Strukturen, die die Wissensbasis bilden. Schemata werden über einen lebenslangen Lernprozess erworben und können andere Schemata in sich tragen.

Der Unterschied zwischen einem Experten und einem Anfänger bestehe darin, dass sich ein Anfänger noch nicht die Schemata eines Experten angeeignet habe. Lernen erfordere eine Veränderung der schematischen Strukturen des Langzeitgedächtnisses und zeige sich in der Leistung, die steigt. Unsere Leistung verbessert sich, wenn wir uns mit dem Material besser vertraut machen, weil die verwendeten Schemata so verändert werden, dass das Arbeitsgedächtnis Informationen effizienter handhaben kann. Damit eine Neuaufnahme von Schemata erfolgen könne, müsse der Befehl so konzipiert sein, dass er die Belastung des Arbeitsspeichers reduziere.

John Swellers Theorie der kognitiven Belastung befasst sich mit Techniken zur Reduzierung der Arbeitsgedächtnisbelastung, um die mit der Auswahl von Schemata verbundenen Veränderungen des Langzeitgedächtnisses zu erleichtern.

Prinzipien der Theorie der kognitiven Belastung von Sweller

Zu den spezifischen Empfehlungen für die Gestaltung von Lehrmaterial, die John Sweller in seiner Theorie der kognitiven Belastung vorschlägt, gehören:

  • Die Methoden der Problemlösung ändern, indem man Probleme ohne Zielsetzung oder gelöste Beispiele vorstellt. Ziel soll es sein, Mittel und Wege zu vermeiden, die eine hohe Speicherlast verursachen.
  • Die Belastung des Arbeitsspeichers reduzieren, die mit der Notwendigkeit verbunden ist, mehrere Informationsquellen mittels physischer Integration auch mental zu integrieren. Stattdessen sollten einzelne Informationsquellen angeboten werden.
  • Die kognitive Belastung zu vermindern, die mit der unnötigen Verarbeitung von sich wiederholenden Informationen verbunden ist, indem Redundanz vermieden wird.
  • Die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses durch akustische und visuelle Informationen erhöhen unter Bedingungen, unter denen zur Verfügung stehende Informationsquellen für das Verständnis unerlässlich – nicht redundant – sind.

Kernpunkte der Theorie der kognitiven Belastung

Wie wir gesehen haben, ist die Theorie der kognitiven Belastung eine instruktive Designtheorie, die unsere kognitive Architektur oder die Art und Weise, wie wir Informationen verarbeiten, zu erklären und zu nutzen versucht. Während des Lernens sollten Informationen im Arbeitsspeicher aufbewahrt werden, bis sie so weit verarbeitet sind, dass sie in das Langzeitgedächtnis gelangen.

Die Kapazität des Arbeitsspeichers ist begrenzt. Wenn zu viele Informationen auf einmal auftauchen, sind wir überfordert und viele dieser Informationen gehen verloren.

Bei Berücksichtigung der Theorie der kognitiven Belastung wird das Lernen effizienter, weil sie folgende Trainingsmethoden empfiehlt:

  • Messung der Erfahrung und Anpassung der Anweisung
  • Reduktion des Problemraums durch Aufteilung der Probleme in seine Bestandteile und Verwendung von in sich abgeschlossenen Teilproblemen
  • Zusammenführung mehrerer Informationsquellen, wann immer möglich
  • Erweiterung der Arbeitsgedächtnisleistung durch Nutzung von visuellen und auditiven Kanälen
Frau denkt über ihre Probleme und mögliche Lösungen nach

Wissen und kritisches Denken

Eine der von der Theorie der kognitiven Belastung vorgeschlagenen Hypothesen ist, dass es notwendig sei, Wissen zu haben, um Gegebenheiten kritisch reflektieren zu können. Oder zumindest, um es effizienter tun zu können. Dies deutet auch darauf hin, dass zwei der wichtigsten Aktivitäten der Informationsverarbeitung (Wissenserwerb und Problemlösung) getrennt betrachtet werden sollten. Der Schwerpunkt liegt hierbei zunächst auf der Aufnahme des Schemas und dann auf der Problemlösung.

In diesem Sinne schlägt Sweller vor, dass „ein wichtiger Grund für die Ineffektivität der Problemlösung als Lernvorrichtung darin besteht, dass sich die von den beiden Aktivitäten geforderten kognitiven Prozesse nur unzureichend überschneiden und dass die herkömmliche Problemlösung in Form der Mittel- und Zweckanalyse eine relativ große Menge an kognitiver Verarbeitungskapazität erfordert, die daher für die Schemaaufnahme nicht mehr verfügbar ist.“

Mit anderen Worten, der Grund, warum Problemlösung und Domänenwissen nicht direkt proportional seien, liege in der Art und Weise, wie das menschliche Gehirn funktioniert: Die Problemlösung nimmt eine „entscheidende Gehirnbandbreite“ ein, die das reduziert, was für den Erwerb neuer Kenntnisse übrigbleibt. Dies hat natürlich Auswirkungen darauf, wie unterschiedlich gestalteter Unterricht auf die Schüler wirkt.

  • Clarck, R., Sweller, J., & Nguyen, F. (2006). Efficiency in learning. San Francisco, CA: Pfeiffer.
  • Sweller, J., Cognitive load during problem solving: Effects on learning, Cognitive Science, 12, 257-285 (1988).
  • Sweller, J., Instructional Design in Technical Areas, Camberwell, Victoria, Australia: Australian Council for Educational Research (1999).